DE69934122T2

DE69934122T2 - Plasma thrust drive with closed electron path and adjustable thrust vector

Info

Publication number: DE69934122T2
Application number: DE69934122T
Authority: DE
Inventors: Dominique Valentian; Eric Klinger; Michel Lyszyk
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2019-12-30
Also published as: EP1101938B1; EP1101938A1; DE69934122D1; RU2227845C2; US6279314B1; JP4377016B2; UA58559C2; FR2788084B1; FR2788084A1; JP2000205115A

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Plasmatriebwerk mit geschlossener Elektronendrift mit einstellbarem Schubvektor, das wenigstens einen ringförmigen Hauptkanal zur Ionisierung und Beschleunigung, welcher mit einer Anode und mit Mitteln zur Versorgung mit ionisierbarem Gas ausgestattet ist, einen Magnetkreis zur Erzeugung eines Magnetfeldes in dem ringförmigen Hauptkanal sowie eine Hohlkathode umfaßt, die Mitteln zur Versorgung mit ionisierbarem Gas zugeordnet ist.The The invention relates to a plasma thruster with closed electron drift with adjustable thrust vector, the at least one annular main channel for ionization and acceleration, which with an anode and equipped with ionizable gas supply means, a magnetic circuit for generating a magnetic field in the annular main channel and a hollow cathode comprises, the means for supplying ionizable gas is assigned.

Stand der TechnikState of the art

Die Einstellung oder Ausrichtung des Schubvektors von Ionentriebwerken oder von Triebwerken mit geschlossener Elektronendrift ermöglicht die Durchführung von Operationen zur Lagekontrolle, indem der Schubvektor aus dem Schwerpunkt des Satelliten entfernt wird oder aber die Störmomente dadurch beseitigt werden, daß der Schubvektor derart ausgerichtet wird, daß er den durch die Wärmeverformungen und die Erschöpfung der Ergole bewirkten Verschiebungen des Schwerpunkts des Satelliten folgt.The Adjustment or orientation of the thrust vector of ion engines or of engines with closed electron drift allows the implementation of Position control operations by moving the thrust vector out of the center of gravity the satellite is removed or eliminated the disturbance torques thereby be that Thrust vector is aligned so that it by the heat deformation and the exhaustion the displacements of the satellite's center of gravity caused displacements.

Diese Notwendigkeit war seit den siebziger Jahren erkannt worden. Da die Mechanismen zur Kontrolle des Schubvektors naturgemäß ziemlich komplex sind, wurden zahlreiche Versuche unternommen, um diese mechanische Schubkontrolle durch eine elektrostatische oder elektromagnetische Kontrolle zu ersetzen.These Necessity had been recognized since the 1970s. Because the Mechanisms to control the thrust vector are inherently rather complex Numerous attempts have been made to Thrust control by electrostatic or electromagnetic control to replace.

Im Falle von Ionentriebwerken mit Beschuß konnte die elektrostatische Auslenkung als am geeignetsten erscheinen. Die geläufigste Technik beruhte darauf, jedes Loch des Beschleunigungsgitters in vier Sektoren aufzuteilen, deren Potential unabhängig kontrolliert werden kann, wobei der Auslenkwinkel 3° erreichen kann. Jedoch kam es mit dieser Art der Technik zu keinerlei industriellen Ausführung.in the Trapped ion bombardment could cause electrostatic Deflection as the most appropriate. The most common Technique relied on four holes in each acceleration grid hole To divide sectors whose potential can be controlled independently, where the deflection angle reaches 3 ° can. However, with this type of technology, there were no industrial ones Execution.

Ionentriebwerke mit Beschuß verwenden somit im allgemeinen eine mechanische Vorrichtung zur Schubausrichtung.Ion engines use with fire thus generally a mechanical thrust alignment device.

Es können beispielsweise die Triebwerke XIPS 13 der Firma Hughes auf dem Satelliten HS 601 HP sowie die Triebwerke RIT 10 und UK 10 auf dem Versuchssatelliten ARTEMIS genannt werden.It can For example, the engines XIPS 13 Hughes on the satellite HS 601 HP and the engines RIT 10 and UK 10 on the experimental satellite ARTEMIS.

Was die Triebwerke mit geschlossener Elektronendrift anbelangt, erschien die elektromagnetische Auslenkung als die geeignetste. Denn das elektrische Feld in einem Plasmatriebwerk wird durch das radiale Magnetfeld im Luftspalt bestimmt. Verändert man das radiale Magnetfeld azimutal, wird auch das elektrische Feld verändert. Die Verformung der Äquipotentiale bewirkt dann eine Winkelauslenkung des Schubvektors.What As far as the engines with closed electron drift were concerned, it appeared the electromagnetic deflection as the most suitable. Because that electric field in a plasma engine is caused by the radial Magnetic field determined in the air gap. If you change the radial magnetic field azimuthal, the electric field is also changed. The deformation of the equipotentials then causes an angular deflection of the thrust vector.

Diese Lösung wird beispielsweise in dem Dokument US-A-5 359 258 vorgestellt.These solution is presented, for example, in US-A-5,359,258.

In einem solchen Fall wird der äußere Polschuh in vier Sektoren unterteilt, wobei jeder Sektor auf einem Magnetkern mit einer koaxialen Spule angebracht ist. Die differentielle Versorgung der Spulen ermöglicht, die azimutale Verteilung des Magnetfeldes zu verändern.In In such a case, the outer pole piece divided into four sectors, each sector on a magnetic core is attached with a coaxial coil. The differential supply allows the coils to change the azimuthal distribution of the magnetic field.

Diese Anordnung ist jedoch niemals an einem betriebsbereiten oder in Betrieb befindlichen Triebwerk eingesetzt worden.These However, the arrangement is never ready for operation or in operation used engine.

Auch aus dem Dokument EP 0 800 196 A1 ist ein System zur Schubausrichtung bekannt, wonach vier Spulen, die auf vier kreisbogenförmigen Magnetkernen angebracht sind, ermöglichen, das radiale Magnetfeld azimutal zu verändern.Also from the document EP 0 800 196 A1 is known a system for thrust alignment, according to which four coils, which are mounted on four circular arc-shaped magnetic cores allow to change the radial magnetic field azimuthally.

Wenn die verschiedenen Techniken zur elektromagnetischen Kontrolle des Schubvektors eines Triebwerks mit geschlossener Elektronendrift ermöglichen, Auslenkungswinkel von bis zu 3° zu erzielen, weisen sie eine Reihe von Nachteilen auf, die durch die Physik selbst dieser Triebwerke bedingt sind. Insbesondere die Tatsache, daß das elektrische Feld lokal vergrößert wird, verändert die Position des Verschleiß- oder Abnutzungsbereichs. Die Verschleißmarke wird somit – anstatt axialsymmetrisch zu sein – auf einer Seite ausgeprägter sein (die Bewegung des Schwerpunkts eines Satelliten ist ausschlaggebend). In dem Maße wie der Sollwert für die Ausrichtung des Strahls verändert werden muß, wird die Schnittstelle zwischen dem Plasma und der verschlissenen Wand des Kanals nicht symmetrisch sein. Hieraus wird sich ein ausgeprägterer Verschleiß auf der Seite, die zuvor einem gemäßigten Verschleiß ausgesetzt war, aber vor allem eine Verschiebung der Verschleißschwelle ergeben, wodurch der Betrieb erheblich gestört werden kann.If the different techniques for electromagnetic control of the Thrust vector of an engine with closed electron drift enable, Deflection angle of up to 3 ° to have a number of disadvantages caused by the Physics even of these engines are conditional. In particular, the fact that this electric field is increased locally, changed the position of the wear or wear area. The wear mark is thus - instead to be axially symmetric - on one side more pronounced be (the movement of the center of gravity of a satellite is crucial). In this scale like the setpoint for changed the orientation of the beam must become, becomes the interface between the plasma and the worn Wall of the canal can not be symmetrical. This will result in a more pronounced wear on the Side, previously exposed to moderate wear was, but above all, a shift in the wear threshold result, whereby the operation can be significantly disturbed.

Es ist auch anzumerken, daß ein Lebensdauerversuch mit einer elektromagnetischen Kontrollvorrichtung schwer zu spezifizieren ist. Da die Lebensdauer von dem Gesetz zur Steuerung des Schubvektors abhängig sein kann, wird es gewissermaßen unmöglich, zu belegen, daß das bei dem Lebensdauerversuch verwendete Gesetz zur Steuerung des Schubvektors strenger als ein im tatsächlichen Betrieb vorgefundenes zufälliges Gesetz ist.It It should also be noted that a Service life test with an electromagnetic control device hard to specify. As the life of the law for Control of the thrust vector dependent it can be, so to speak impossible, to prove that law used to control the thrust vector in the life test Stricter than one in the actual Operation found random Law is.

Ein weiterer Nachteil ist mit dem erheblichen Leistungsabfall verbunden, wenn der Ionenstrahl (der Schubvektor) ausgelenkt wird.One further disadvantage is associated with the considerable drop in performance, when the ion beam (the thrust vector) is deflected.

Denn bei einem axialsymmetrischen Triebwerk stellt sich nichts der Driftbewegung der Elektronen in dem ringförmigen Kanal unter der Wirkung der gekreuzten elektrischen und magnetischen Felder entgegen (daher der Name „Triebwerke mit geschlossener Elektronendrift").Because in an axisymmetric engine, nothing is the drift movement the electrons in the annular Channel under the effect of crossed electrical and magnetic Fields (hence the name "engines with closed Electron drift ").

Wenn man die Wände des Kanals gegenüber den Polschuhen versetzt, stellt man eine Verringerung der Leistung fest, die auf die Erhöhung der Zusammenstöße zwischen Elektronen und Wänden zurückzuführen ist.If one the walls opposite the canal put the pole shoes, one puts a reduction in performance stuck on the raise the clashes between Is due to electrons and walls.

Der gleiche Effekt stellt sich ein, wenn das Magnetfeld lokal vergrößert wird. Er wird durch einen asymmetrischen Verschleiß verschlimmert.Of the same effect occurs when the magnetic field is increased locally. It is made worse by asymmetric wear.

Ein einfaches Mittel zur Kontrolle des Schubvektors kann darin bestehen, mehrere Triebwerke zu verwenden, deren Schub individuell kontrolliert wird.One simple means of controlling the thrust vector can be to use several engines whose thrust is individually controlled becomes.

Es ist dann sehr einfach, die Richtung und die Größe des resultierenden Schubvektors festzulegen, und die Lebensdauer wird von dem Gesetz zur Schubausrichtung unabhängig. Ein solches Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß es sehr kostspielig ist, da wenigstens drei Triebwerke und drei Stromversorgungen erforderlich sind.It is then very simple, the direction and the size of the resulting thrust vector and the life is governed by the thrust registration law independently. However, such a method has the disadvantage that it is very Costly is because at least three engines and three power supplies required are.

Gegenstand und kurze Beschreibung der ErfindungSubject and short description the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Kontrolle des Schubvektors mit Hilfe eines Systems zu ermöglichen, das die Masse der an Bord befindlichen Gesamtanordnung sowie deren Kosten nicht übermäßig erhöht und infolgedessen keine vollständige Anordnung von Mehrfachtriebwerken umfaßt und das gleichzeitig ermöglicht, eine leichte und wirkungsvolle Steuerung der Ausrichtung des Schubvektors mit hinreichend großen Auslenkwinkeln sicherzustellen, ohne daß nicht kontrollierbare Asymmetrien erzeugt werden.task The invention is to remedy the aforementioned disadvantages and in particular a control of the thrust vector by means of a system enable, the mass of the overall arrangement on board and their costs not overly elevated and as a result not complete Arrangement of multiple engines and at the same time an easy and effective control of the orientation of the thrust vector with sufficiently large Ensure deflection angles without uncontrollable asymmetries be generated.

Erreicht werden diese Ziele dank eines Plasmatriebwerks mit geschlossener Elektronendrift mit einstellbarem Schubvektor, das wenigstens einen ringförmigen Hauptkanal zur Ionisierung und Beschleunigung, der mit einer Anode und mit Mitteln zur Versorgung mit ionisierbarem Gas ausgestattet ist, einen Magnetkreis zur Erzeugung eines Magnetfeldes in dem ringförmigen Hauptkanal sowie eine Hohlkathode, die Mitteln zur Versorgung mit ionisierbarem Gas zugeordnet ist, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von ringförmigen Hauptkanälen zur Ionisierung und Beschleunigung umfaßt, die nicht parallele Achsen besitzen, welche auf der Seite des stromabwärtigen Ausgangs der ringförmigen Hauptkanäle zusammenlaufen, daß der Magnetkreis zur Erzeugung eines Magnetfeldes folgendes umfaßt: einen ersten stromabwärtigen äußeren Polschuh, der allen ringförmigen Kanälen gemein ist, einen zweiten äußeren Polschuh, der allen ringförmigen Kanälen gemein ist und stromaufwärts des ersten stromabwärtigen äußeren Polschuhs angeordnet ist, eine Vielzahl von inneren Polschuhen, deren Anzahl gleich der Anzahl der ringförmigen Hauptkanäle ist und die auf ersten Kernen angebracht sind, welche um die Achsen der ringförmigen Hauptkanäle angeordnet sind, eine Vielzahl von ersten Spulen, die jeweils um die Vielzahl von ersten Kernen angeordnet sind, eine Vielzahl von zweiten Spulen, die auf zweiten Kernen angebracht sind, die in zwischen den ringförmigen Hauptkanälen gebildeten Freiräumen angeordnet sind, wobei die zweiten Kerne der zweiten Spulen untereinander in ihrem stromaufwärtigen Teil über ferromagnetische Stäbe verbunden sind und in ihrem stromabwärtigen Teil mit dem ersten stromabwärtigen äußeren Polschuh verbunden sind, und daß es Mittel zur Regulierung der Durchflußmenge der Versorgung mit ionisierbarem Gas jedes ringförmigen Hauptkanals und Mittel zur Kontrolle des Stromes zur Entladung und Beschleunigung der Ionen in den ringförmigen Hauptkanälen umfaßt.Reached These goals are achieved thanks to a plasma engine with closed Electron drift with adjustable thrust vector, the at least one annular main channel for ionization and acceleration, with an anode and with Equipped for supply of ionizable gas, a Magnetic circuit for generating a magnetic field in the annular main channel and a hollow cathode, the means for supplying ionizable gas associated with, characterized in that it a variety of annular main channels for ionization and acceleration, the non-parallel axes which converge on the side of the downstream exit of the annular main passages, that the Magnetic circuit for generating a magnetic field comprising: a first downstream outer pole piece, the all annular channels is common, a second outer pole piece, the all annular channels is mean and upstream the first downstream outer pole piece arranged, a plurality of inner pole shoes, their number equal to the number of annular ones Main channels is and which are mounted on first cores, which are about the axes the annular main channels are arranged a plurality of first coils, each around the plurality of first cores are arranged, a variety of second coils, which are mounted on second cores, in between the annular main channels arranged free spaces arranged are, wherein the second cores of the second coil with each other in their upstream part via ferromagnetic Connected rods are and in their downstream Part with the first downstream outer pole piece connected and that it is Means for regulating the flow rate of the ionizable supply Gas each annular Main channels and means of controlling the current to discharge and Acceleration of the ions in the annular main channels.

Die Achsen der ringförmigen Hauptkanäle zur Ionisierung und Beschleunigung laufen auf der geometrischen Achse des Triebwerks zusammen und können mit der geometrischen Achse des Triebwerks Winkel zwischen 5° und 20° bilden.The Axes of the annular Main channels to Ionization and acceleration are on the geometric axis of the engine together and can form angles between 5 ° and 20 ° with the geometric axis of the engine.

Jeder ringförmige Hauptkanal zur Ionisierung und Beschleunigung umfaßt eine Anode, die einem Verteiler zugeordnet ist, welcher mittels einer Rohrleitung, die über einen Isolator mit einem Durchflußmengenregler verbunden ist, mit ionisierbarem Gas versorgt wird.Everyone annular Main channel for ionization and acceleration includes a Anode associated with a distributor connected by a pipeline, the above an isolator is connected to a flow regulator, supplied with ionizable gas.

Die Hohlkathode wird über eine Rohrleitung gespeist, die über einen Isolator mit einem Druckabfallorgan verbunden ist.The Hollow cathode is over a pipeline fed over an insulator is connected to a pressure drop element.

Die Durchflußmengenregler und das Druckabfallorgan werden über eine gemeinsame Rohrleitung gespeist, die über ein Elektroventil kontrolliert wird.The flow regulator and the pressure drop organ are over a common pipe is fed, which is controlled by an electric valve.

Das Triebwerk umfaßt einen Stromversorgungskreis, um die Entladung zwischen der Hohlkathode und den Anoden herzustellen, und die Entladungsschwingungen der ringförmigen Hauptkanäle werden durch Filter entkoppelt, die zwischen der Kathode und den Anoden angeordnet sind.The Engine included a power supply circuit to discharge between the hollow cathode and the anodes, and the discharge vibrations of the annular Main channels will be decoupled by filters between the cathode and the anodes are arranged.

Um die Entladeströme der Anoden zu kontrollieren, umfaßt das Triebwerk Regelkreise, die Stromsensoren und einen Stromregler umfassen, welcher auf die Durchflußmengenregler einwirkt und einen Gesamtentladestrom-Sollwert und wenigstens einen Schubvektorauslenkungs-Sollwert für eine Kontrolle entlang wenigstens einer Achse empfängt, wobei der Strom der Entladung und der Beschleunigung der Ionen über eine Magnetfeldverteilung kontrolliert wird, die durch den Magnetkreis bestimmt wird, in welchem die Vielzahl von ersten Spulen und die Vielzahl von zweiten Spulen in Reihe zwischen der Kathode und dem negativen Anschluß des Stromversorgungskreises angeordnet sind.In order to control the discharge currents of the anodes, the engine includes control loops comprising current sensors and a current regulator acting on the flow rate regulators, and a total discharge current set point and at least one thrust vector deflection setpoint for one Receives control over at least one axis, wherein the current of the discharge and the acceleration of the ions is controlled via a magnetic field distribution determined by the magnetic circuit in which the plurality of first coils and the plurality of second coils are connected in series between the cathode and the first coil negative terminal of the power supply circuit are arranged.

Die Durchflußmengenregler können von Thermokapillaren, die durch Kreise zur Regelung der Entladeströme kontrolliert werden, oder aber von Mikroelektroventilen zur Dosierung mit thermischem, piezoelektrischem oder magnetostriktivem Aktuator gebildet sein.The flow regulator can thermocapillaries controlled by circuits controlling the discharge currents or of microelectrode valves for metering with thermal, piezoelectric or magnetostrictive actuator.

Die Stromsensoren können eine galvanische Isolierung aufweisen, um den Strom einer jeden der Anoden bei einem Potential von mehreren Hundert Volt zu messen.The Current sensors can have a galvanic isolation to the current of each measure the anodes at a potential of several hundred volts.

Vorteilhafterweise liegt der Durchflußmengenbereich in jedem ringförmigen Hauptkanal zwischen 50 % und 120 % der Nenndurchflußmenge.advantageously, is the flow rate range in every ring-shaped Main duct between 50% and 120% of the nominal flow rate.

Die Anzahl der zweiten Spulen kann zwischen 4 und 10 betragen.The Number of second coils can be between 4 and 10.

Bei verschiedenen möglichen Ausführungsformen kann das Triebwerk zwei ringförmige Hauptkanäle oder drei ringförmige Hauptkanäle, die im Dreieck um die Achse des Triebwerks verteilt sind, oder aber vier ringförmige Hauptkanäle umfassen, die im Quadrat um die Achse des Triebwerks verteilt sind.at different possible embodiments the engine can be two annular main channels or three annular ones Main channels, which are distributed in a triangle around the axis of the engine, or else four ring-shaped main channels which are distributed in the square around the axis of the engine.

Bei einer besonderen Ausführungsform ist die Anzahl der zweiten Spulen ein Vielfaches der Anzahl von ringförmigen Hauptkanälen, sind die Spulen jeder einem jeden Kanal zugeordneten Untergruppe von zweiten Spulen in Reihe geschaltet und sind die verschiedenen Untergruppen von zweiten Spulen parallel geschaltet, wobei die Impedanzen der in Reihe geschalteten Spulen gleich sind.at a particular embodiment the number of second coils is a multiple of the number of annular Main channels, For example, the coils of each subgroup assigned to each channel are second coils are connected in series and are the various subgroups of second coils connected in parallel, the impedances of the in series coils are the same.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die Anzahl der zweiten Spulen ein Vielfaches der Anzahl von ringförmigen Hauptkanälen zur Ionisierung und Beschleunigung und werden die Spulen einer jeden den verschiedenen Kanälen zugeordneten Untergruppe von zweiten Spulen über einen Stromfeinregler versorgt.at another particular embodiment the number of second coils is a multiple of the number of annular main channels for ionization and acceleration and become the coils of each one the different channels associated subgroup of second coils supplied via a fine current regulator.

Bei einer besonderen Ausführungsform umfaßt das Triebwerk einen digitalen Kreis zur Regelung der Ausrichtung des Schubvektors, wobei die Sollwerte für den Gesamtschub und die Auslenkung des Schubvektors in digitaler Form angegeben werden und wobei im Fall einer Unverträglichkeit zwischen den beiden Sollwerten der Sollwert für die Auslenkung des Schubvektors vor dem Gesamtschub-Sollwert Priorität hat.at a particular embodiment comprises the engine a digital circuit to control the alignment of the thrust vector, the setpoints for the total thrust and the deflection of the Thrust vector can be specified in digital form and where in the case an incompatibility between the two setpoints, the setpoint for the deflection of the thrust vector has priority over the total thrust setpoint.

Vorteilhafterweise umfaßt das Triebwerk einen gemeinsamen Sockel, der die Funktion eines Abstrahlblechs und einer Aufnahme für die elektrischen und fluidischen Verbindungen übernimmt.advantageously, comprises The engine has a common base, which has the function of a radiator and a recording for the electrical and fluidic connections takes over.

Bei einer Ausführungsform empfangen die Mittel zur Regulierung der Durchflußmenge der Versorgung mit ionisierbarem Gas zwei Schubvektorauslenkungs-Sollwerte für eine Kontrolle entlang zweier Achsen.at an embodiment receive the means for regulating the flow rate of the Supply of ionizable gas two thrust vector deflection setpoints for one Control along two axes.

Bei einer besonderen Ausführungsform umfaßt das Triebwerk zwei ringförmige Hauptkanäle zur Ionisierung und Beschleunigung, die ermöglichen, eine Kontrolle entlang einer ersten Achse mit Hilfe der Mittel zur Regulierung der Durchflußmenge der Versorgung mit ionisierbarem Gas durchzuführen, und umfaßt es ferner mechanische Mittel zum Anlenken des Sockels des Triebwerks um eine weitere Achse.at a particular embodiment comprises the engine is two annular main channels for ionization and acceleration, which allow a control along a first axis by means of the means for regulating the flow rate of the supply to carry out with ionizable gas, and comprises There are also mechanical means for articulating the base of the engine about another axis.

In diesem Fall ist der Sockel des Triebwerks um die zweite Achse mit einem maximalen Winkel von 50° angelenkt.In In this case, the base of the engine is about the second axis with articulated to a maximum angle of 50 °.

Gemäß einem besonderen Aspekt ist der Sockel des Triebwerks um die genannte zweite Achse an zwei Wälzlagern angelenkt, die über wenigstens eine an einer festen Plattform angebrachte flexible Membran vorgespannt und direkt an dem Sockel befestigt sind, wobei der Schwerpunkt der beweglichen Anordnung in der Nähe der Rotationsachse gelegen ist und der Rotationswinkel über einen Elektromotor und ein Untersetzungsgetriebe kontrolliert wird, die die Winkelverriegelung sicherstellen.According to one particular aspect is the base of the engine to the said second axis on two rolling bearings hinged over at least one attached to a fixed platform flexible membrane biased and fastened directly to the base, with the center of gravity the movable assembly is located near the axis of rotation and the rotation angle over an electric motor and a reduction gear is controlled, which ensure the angle lock.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings

Weitere Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von besonderen, als Beispiele gegebenen Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen hervorgehen, in diesen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of specific embodiments given as examples with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine schematische Seitenansicht, die ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Plasmatriebwerks mit zwei ringförmigen Hauptkanälen zeigt, 1 1 is a schematic side view showing a first example of a plasma engine according to the invention with two annular main channels,

2 eine Vorderansicht stromabwärts, die das Plasmatriebwerk der 1 zeigt, 2 a front view downstream, the plasma engine of the 1 shows,

3 eine Perspektivansicht mit Teilschnitt, einer besonderen Ausführungsform des Plasmatriebwerks der 1 und 2, 3 a partial perspective view of a particular embodiment of the plasma engine of 1 and 2 .

4 ein Schaltbild der elektrischen und fluidischen Verbindungen eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Plasmatriebwerks mit drei ringförmigen Hauptkanälen, 4 a circuit diagram of the electrical and flu identical connections of a second example of a plasma engine according to the invention with three annular main channels,

5 eine schematische Seitenansicht, die ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Plasmatriebwerks mit drei ringförmigen, im Dreieck verteilten Hauptkanälen, mit sieben äußeren Spulen zeigt, 5 a schematic side view showing an example of a plasma engine according to the invention with three annular, distributed in the triangle main channels, with seven outer coils,

6 eine Vorderansicht stromabwärts, welche das Plasmatriebwerk der 5 zeigt, 6 a front view downstream, which the plasma engine of 5 shows,

6A ein Schema, das die Neigung der Kanäle des Triebwerks der 5 und 6 zeigt, 6A a scheme showing the inclination of the ducts of the engine 5 and 6 shows,

7 eine schematische Seitenansicht, welche ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Plasmatriebwerks mit drei ringförmigen, im Dreieck verteilten Hauptkanälen und mit zehn äußeren Spulen zeigt, 7 a schematic side view showing another example of a plasma engine according to the invention with three annular, distributed in the triangle main channels and ten outer coils,

8 eine Vorderansicht stromabwärts, die das Plasmatriebwerk der 7 zeigt, 8th a front view downstream, the plasma engine of the 7 shows,

9 eine schematische Seitenansicht, welche ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Plasmatriebwerks mit vier ringförmigen, im Quadrat verteilten Hauptkanälen und mit neun äußeren Spulen zeigt, 9 3 is a schematic side view showing an example of a plasma engine according to the present invention having four annular, squared main channels and nine outer coils;

10 eine Vorderansicht stromabwärts, die das Plasmatriebwerk der 9 zeigt, 10 a front view downstream, the plasma engine of the 9 shows,

10A ein Schema, das die Neigung der Kanäle des Triebwerks der 9 und 10 zeigt, 10A a scheme showing the inclination of the ducts of the engine 9 and 10 shows,

11 eine schematische Seitenansicht, welche ein noch weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Plasmatriebwerks mit zwei ringförmigen Hauptkanälen und sechs äußeren Spulen zeigt, das ferner mit einer mechanischen Richtachse ausgestattet ist, 11 a schematic side view showing a still further example of a plasma engine according to the invention with two annular main channels and six outer coils, which is further equipped with a mechanical straightening axis,

12 eine Vorderansicht stromabwärts, welche das Plasmatriebwerk der 11 zeigt, 12 a front view downstream, which the plasma engine of 11 shows,

13 eine Seitenansicht entlang des Pfeils F der 12, die Ausführungsdetails der mechanischen Richtachse zeigt, 13 a side view along the arrow F of 12 showing execution details of the mechanical straightening axis,

14 eine perspektivische Ansicht mit Axialschnitt, einer Anode, die in jeden der ringförmigen Hauptkanäle des erfindungsgemäßen Triebwerks eingebaut werden kann, 14 a perspective view with axial section, an anode which can be installed in each of the annular main channels of the engine according to the invention,

15 eine Ansicht im axialen Halbschnitt, die eine mögliche Ausführungsform eines ringförmigen Hauptkanals eines erfindungsgemäßen Triebwerks zeigt, und 15 a view in axial half-section, showing a possible embodiment of an annular main channel of an engine according to the invention, and

16 eine Seitenansicht, die ein Plasmatriebwerk des Standes der Technik mit einem einzigen ringförmigen Hauptkanal und mechanischen Ausrichtmitteln zeigt. 16 a side view showing a prior art plasma thruster with a single annular main channel and mechanical alignment means.

Detaillierte Beschreibung besonderer Ausführungsformen der ErfindungDetailed description particular embodiments the invention

In der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Beispiele von Plasmatriebwerken mit geschlossener Elektronendrift, die mit mehreren ringförmigen Hauptkanälen zur Ionisierung und Beschleunigung ausgestattet sind, tragen die gleichen Elemente der verschiedenen ringförmigen Hauptkanäle oder die den verschiednen Kanälen zugeordnet sind, die gleichen Bezugszeichen, jedoch gefolgt von dem Buchstaben A, B, C oder D, je nachdem, ob es sich um einen ersten, einen zweiten, einen dritten oder einen vierten ringförmigen Kanal eines gleichen Triebwerks handelt.In the following description of various examples of plasma thrusters with closed electron drift, with several annular main channels for Ionization and acceleration are equipped, carry the same Elements of the different ring-shaped main channels or the different channels are assigned the same reference numerals but followed by the letter A, B, C or D, depending on whether it is a first, a second, a third or a fourth annular channel of the same engine.

Die 1 bis 3 zeigen ein Plasmatriebwerk mit zwei ringförmigen Hauptkanälen 124A, 124B, die Seite an Seite angeordnet sind und eine im wesentlichen rechteckige Anordnung definieren. Die Achsen 241A, 241B der beiden Kanäle 124A, 124B sind um einen Winkel 242 gegenüber der geometrischen Achse 752 des Triebwerks geneigt. Eine einzige Hohlkathode 140 ist den beiden Hauptkanälen 124A, 124B zugeordnet.The 1 to 3 show a plasma engine with two annular main channels 124A . 124B , which are arranged side by side and define a substantially rectangular arrangement. The axes 241A . 241B the two channels 124A . 124B are at an angle 242 opposite the geometric axis 752 of the engine inclined. A single hollow cathode 140 is the two main channels 124A . 124B assigned.

Ein herkömmliches Plasmatriebwerk mit einem einzigen ringförmigen Hauptkanal, wie das, welches in 16 dargestellt ist, umfaßt grundsätzlich vier äußere Spulen 31, die einem äußeren Polschuh 34 zugeordnet sind.A conventional plasma engine having a single annular main passage, such as that shown in FIG 16 is shown, basically comprises four outer coils 31 that is an outer pole piece 34 assigned.

Im Falle eines erfindungsgemäßen Plasmatriebwerks mit zwei Hauptkanälen 124A, 124B ist es möglich, die zwei benachbarten äußeren Spulen 131, die in der Nähe des Mittelteils zwischen den zwei Kanälen 124A, 124B gelegen sind, zusammenzulegen. Auf diese Weise ist es möglich, lediglich sechs äußere Spulen 131 zu verwenden, die mit einem gemeinsamen äußeren Polschuh 134, der eine weit geöffnete V-Form aufweist, verbunden sind (1 und 2).In the case of a plasma engine according to the invention with two main channels 124A . 124B it is possible the two adjacent outer coils 131 that are near the middle part between the two channels 124A . 124B are located, merge. In this way it is possible to have only six outer coils 131 to use that with a common outer pole piece 134 having a wide-open V-shape connected ( 1 and 2 ).

Innere Polschuhe 135A, 135B sind auf ersten Kernen 138A, 138B angebracht, die um die Achsen 241A, 241B der ringförmigen Hauptkanäle 124A, 124B angeordnet sind, und sind folglich in gleicher Anzahl wie die ringförmigen Kanäle 124A, 124B vorhanden. Innere Spulen oder erste Spulen 133A, 133B, die um die ersten Kerne 138A, 138B angeordnet sind, sind ebenfalls in gleicher Anzahl wie die ringförmigen Kanäle 124A, 124B vorhanden (3).Inner pole shoes 135A . 135B are on first cores 138A . 138B mounted around the axles 241A . 241B the annular main channels 124A . 124B are arranged, and are therefore in the same number as the annular channels 124A . 124B available. Inner coils or first coils 133A . 133B that around the first nuclei 138A . 138B are arranged are also in the same number as the annular channels 124A . 124B available ( 3 ).

Die äußeren Spulen 131, oder zweiten Spulen, sind auf zweiten Kernen 137 angebracht, die in zwischen den ringförmigen Hauptkanälen 124A, 124B ausgebildeten Freiräumen angeordnet sind. Die Kerne 137 der Spulen 131 sind in ihrem stromabwärtigen Teil mit dem stromabwärtigen äußeren Polschuh 134 verbunden. Ein anderer stromaufwärtiger äußerer Polschuh 311 mit Abschnitten 311A, 311B, die um die ringförmigen Kanäle 124A, 124B angeordnet sind, ist stromaufwärts des ersten stromabwärtigen äußeren Polschuhs 134 angeordnet (3 und 15).The outer coils 131 , or second coils, are on second cores 137 mounted in between the annular main channels 124A . 124B trained free spaces are arranged. The cores 137 the coils 131 are in their downstream part with the downstream outer pole piece 134 connected. Another upstream outer pole piece 311 with sections 311A . 311B around the annular channels 124A . 124B are upstream of the first downstream outer pole piece 134 arranged ( 3 and 15 ).

Die Kanäle 124A, 124B und die Elemente des Magnetkreises sind fest mit einem Sockel 175, vorzugsweise aus einer Leichtmetall-Legierung, verbunden, der die Funktion eines Abstrahlblechs übernimmt. Die elektrischen und fluidischen Verbindungen sind in Vertiefungen oder Aufnahmen untergebracht, die in diesem Sockel ausgebildet sind.The channels 124A . 124B and the elements of the magnetic circuit are fixed to a pedestal 175 , preferably made of a light metal alloy, which performs the function of a radiating sheet. The electrical and fluidic connections are housed in recesses or receptacles formed in this socket.

Der Magnetkreis kann beispielsweise auf ähnliche Art und Weise wie im Falle des Patents US 5 359 258 ausgebildet sein oder in ähnlicher Weise ausgeführt sein, wie in der am 25. August 1998 angemeldeten französischen Patentanmeldung 98 10674 beschrieben und in den 3 und 15 dargestellt.The magnetic circuit may, for example, in a similar manner as in the case of the patent US 5,359,258 be formed or carried out in a similar manner as described in the French patent application 98 10674 filed on 25 August 1998 and in the 3 and 15 shown.

Betrachtet man insbesondere die 3, 14 und 15, so ist ersichtlich, daß jeder ringförmige Kanal wie beispielsweise 124A durch isolierende Wände 122A begrenzt ist, an seinem stromabwärtigen Ende offen ist und an seinem stromaufwärtigen Teil einen kegelstumpfförmigen Querschnitt und an seinem stromabwärtigen Teil einen zylindrischen Querschnitt aufweist. Eine ringförmige Anode 125A weist einen kegelstumpfförmig profilierten, stromabwärts geöffneten Querschnitt auf. Die Anode 125A kann Schlitze 117A aufweisen, die im massiven Teil 116A der Anode 125A ausgebildet sind, um die Kontaktfläche mit dem Plasma zu vergrößern. Löcher 120A zum Einspritzen eines ionisierbaren Gases, das aus einem Verteiler 127A für ionisierbares Gas stammt, sind in der Wand der Anode 125A ausgebildet. Der Verteiler 127A wird über eine Rohrleitung 126A mit ionisierbarem Gas versorgt. Die Anode 125A kann gegenüber den Teilen 122A aus keramischem Werkstoff, welche den Kanal 124A begrenzen, beispielsweise über einen massiven kleinen Pfosten 114A mit kreisförmigem Querschnitt und über wenigstens zwei schlanke kleine Pfosten 115A aus flexiblen Zungen abgestützt sein. Zwischen der Rohrleitung 126A und der Anode 125A, die über ein elektrische Verbindung 145A mit dem Pluspol der Stromversorgung der Anode-Kathode-Entladung verbunden ist, ist ein Isolator 300A eingefügt.Looking in particular at the 3 . 14 and 15 , it can be seen that each annular channel such as 124A through insulating walls 122A is limited, is open at its downstream end and at its upstream part has a frusto-conical cross-section and at its downstream part has a cylindrical cross-section. An annular anode 125A has a frustoconical profiled, downstream open cross-section. The anode 125A can slots 117A show in the massive part 116A the anode 125A are formed to increase the contact area with the plasma. holes 120A for injecting an ionizable gas coming from a distributor 127A for ionizable gas, are in the wall of the anode 125A educated. The distributor 127A is over a pipeline 126A supplied with ionizable gas. The anode 125A can be compared to the parts 122A made of ceramic material, which the channel 124A limit, for example, over a massive little post 114A with a circular cross section and at least two slender small posts 115A be supported by flexible tongues. Between the pipeline 126A and the anode 125A that have an electrical connection 145A connected to the positive pole of the anode-cathode discharge power supply is an insulator 300A inserted.

Der innere Polschuh 135A ist durch einen mittleren, axialen Magnetkern 138A verlängert, der seinerseits an dem stromaufwärtigen Teil des Triebwerks durch eine Vielzahl von radialen Armen 352A, die mit einem zweiten inneren, stromaufwärtigen, kegelförmigen Polschuh 351A verbunden sind, verlängert ist. Eine zweite innere Magnetspule 132A kann im stromaufwärtigen Teil des zweiten inneren Polschuhs 351A außerhalb dessen angeordnet sein. Das Magnetfeld der inneren Spule 132A wird durch radiale Arme 136, die in der Verlängerung der radialen Arme 352A gelegen sind, sowie durch den äußeren Polschuh 311A und den inneren Polschuh 351A kanalisiert. Ein geringer Luftspalt 361 kann zwischen den radialen Armen 352A und den radialen Armen 136 ausgebildet sein.The inner pole shoe 135A is by a middle, axial magnetic core 138A which, in turn, extends to the upstream portion of the engine through a plurality of radial arms 352A provided with a second inner upstream cone-shaped pole piece 351A connected, is extended. A second inner solenoid 132A may be in the upstream part of the second inner pole piece 351A be arranged outside of it. The magnetic field of the inner coil 132A is by radial arms 136 extending in the extension of the radial arms 352A are located, as well as through the outer pole piece 311A and the inner pole piece 351A channeled. A small air gap 361 can be between the radial arms 352A and the radial arms 136 be educated.

Folien aus Mehrfachisoliermaterial, die eine Abschirmung 130A bilden, sind stromaufwärts des ringförmigen Kanals 124A angeordnet, und es sind auch eine Abschirmung bildende Folien aus Mehrfachisoliermaterial 301A zwischen dem Kanal 124A und der inneren Spule 133A eingefügt. Die Abschirmungen 130A, 301A beseitigen den wesentlichen Anteil des durch den Kanal 124A zu den Spulen 133A, 132A und dem Sockel 175 abgestrahlten Flusses.Foils made of multiple insulating material, providing a shield 130A form, are upstream of the annular channel 124A arranged, and there are also a shield forming films from Mehrfachisoliermaterial 301A between the channel 124A and the inner coil 133A inserted. The shields 130A . 301A eliminate the significant portion of the channel 124A to the coils 133A . 132A and the pedestal 175 radiated flow.

Im Rahmen des Plasmatriebwerks mit mehreren Kanälen 124A, 124B gemäß der Erfindung ist es möglich, eine einzige Kathode 140 zu verwenden, um die zwei Kanäle 124A, 124B zu versorgen. Denn die Kathode 140 erzeugt eine Plasmawolke, die ihre Positionierung gegenüber einem der Strahlen relativ unempfindlich macht, und da zudem die Achsen 241A, 241B der Kanäle 124A, 124B konvergent sind, führt dies zu einer Zunahme der Plasmastrahlen, welche die Impedanz zwischen den Strahlen beträchtlich verringert. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, eine redundante Kathode hinzuzufügen, wenn sich dies als notwendig erweist, vor allem wenn die Anzahl der Kanäle größer oder gleich vier ist.As part of the plasma engine with multiple channels 124A . 124B According to the invention, it is possible to use a single cathode 140 to use the two channels 124A . 124B to supply. Because the cathode 140 produces a plasma cloud that makes its positioning relative to one of the beams relatively insensitive and, in addition, the axes 241A . 241B of the channels 124A . 124B convergent, this leads to an increase of the plasma jets, which considerably reduces the impedance between the jets. However, it is not excluded to add a redundant cathode if this proves necessary, especially if the number of channels is greater than or equal to four.

Das Triebwerk mit zwei Kanälen 124A, 124B der 1 bis 3 ermöglicht eine Kontrolle des Schubvektors entlang einer Achse.The engine with two channels 124A . 124B of the 1 to 3 allows control of the thrust vector along an axis.

Triebwerksausführungen mit drei Kanälen 124A bis 124C, wie sie in den 5 bis 8 dargestellt sind, ermöglichen eine Kontrolle des Schubvektors entlang zweier Achsen.Engine versions with three channels 124A to 124C as they are in the 5 to 8th allow control of the thrust vector along two axes.

Bei der Ausführungsform der 5 und 6 laufen die Achsen 241A, 241B, 241C der drei im Dreieck angeordneten ringförmigen Hauptkanäle 124A, 124B, 124C in Richtung der Achse 752 des Triebwerks zusammen. Jeder Kanal 124A bis 124C ist von vier äußeren Spulen 131 in einer „diamantförmigen" Anordnung umgeben. Einige Spulen 131 wirken mit zwei benachbarten Kanälen zusammen, so daß sich die Gesamtzahl der äußeren Spulen 131 anstatt auf 12 auf 7 beläuft.In the embodiment of the 5 and 6 the axes are running 241A . 241B . 241C the three arranged in a triangle annular main channels 124A . 124B . 124C in the direction of the axis 752 of the engine together. Every channel 124A to 124C is from four outer coils 131 surrounded by a "diamond shaped" arrangement, some coils 131 interact with two adjacent channels, so that the total number of outer coils 131 instead of 12 to 7.

Die Zahl der Amperewindungen der äußeren Spulen 131 ist in Abhängigkeit des Umfangs von zu speisenden Polschuhen angepaßt. Diese Amperewindungszahl ist für die vier am zentralsten gelegenen Spulen identisch, während die drei äußeren, in der Nähe der Spitzen des durch die Kanäle 124A bis 124C definierten Dreiecks gelegenen Spulen 131 die zwei Drittel der Windungszahl der zentralen äußeren Spulen 131 aufweisen.The number of ampere turns of the outer coils 131 is dependent on the amount of too adapted to feeding pole shoes. This ampere-turn number is identical for the four most centrally located coils, while the three outer ones are near the tips of the one through the channels 124A to 124C defined triangle located coils 131 the two-thirds of the number of turns of the central outer coils 131 exhibit.

Die anderen Hauptelemente des Triebwerks mit drei Kanälen 124A, 124B, 124C gleichen denjenigen des Triebwerks mit zwei Kanälen 124A, 124B, insbesondere hinsichtlich des gemeinsamen Sockels aus einer Leichtmetall-Legierung 175, der gemeinsamen Kathode 140, der Magnetkerne 138A bis 138C der inneren Spulen 133A bis 133C und der Magnetkerne 137 der äußeren Spulen 131, die durch ein Netz ferromagnetischer Stäbe 136 untereinander verbunden sind.The other main elements of the engine with three channels 124A . 124B . 124C same as those of the engine with two channels 124A . 124B , in particular with regard to the common base of a light metal alloy 175 , the common cathode 140 , the magnetic cores 138A to 138C the inner coils 133A to 133C and the magnetic cores 137 the outer coils 131 passing through a network of ferromagnetic rods 136 are interconnected.

Die 7 und 8 zeigen ein Triebwerk mit drei ringförmigen Hauptkanälen 124A, 124B, 124C, das sich von der Ausführungsform der 5 und 6 nur durch die Anzahl und die Anordnung der äußeren Spulen 131 unterscheidet.The 7 and 8th show an engine with three main annular channels 124A . 124B . 124C that differs from the embodiment of the 5 and 6 only by the number and the arrangement of the outer coils 131 different.

Im Falle der Ausführungsform der 7 und 8 gibt es zehn äußere Spulen 131. Diese sind derart verteilt, daß jeder ringförmige Hauptkanal 124A, 124B, 124C von fünf Spulen, die ein unregelmäßiges Fünfeck bilden, umgeben ist. Dieses Merkmal der Unregelmäßigkeit ist durch den Konvergenzwinkel der Kanäle bedingt, der in der Größenordnung von 10° liegt. Ein regelmäßiges Fünfeck könnte erhalten werden, wenn der Konvergenzwinkel der Kanäle größer wäre, in der Größenordnung von 37° läge. Einige der äußeren Spulen 131 spielen eine Rolle gleichzeitig für zwei oder drei Kanäle 124A bis 124C, so daß sich die Gesamtzahl der äußeren Spulen 131 anstatt auf 15 auf 10 beläuft. Der gemeinsame Polschuh 134 mittelt das Feld.In the case of the embodiment of 7 and 8th there are ten outer coils 131 , These are distributed such that each annular main channel 124A . 124B . 124C surrounded by five coils that form an irregular pentagon. This feature of the irregularity is due to the convergence angle of the channels, which is on the order of 10 °. A regular pentagon could be obtained if the convergence angle of the channels were larger, on the order of 37 °. Some of the outer coils 131 play a role simultaneously for two or three channels 124A to 124C so that the total number of outer coils 131 instead of 15 to 10. The common pole piece 134 averages the field.

Die Anordnung der 7 und 8 ist für große Triebwerke interessant, bei denen es vorzuziehen ist, die äußeren Spulen 131 zu splitten, um den äußeren Polschuh 134 leichter zu machen. Der äußere Polschuh 134 und der Sockel 175 weisen die Form eines unregelmäßigen Sechsecks mit sechs äußeren Spulen 131 auf, die in der Nähe der Spitzen des Sechsecks angeordnet sind, und mit vier äußeren Spulen 131, die sternförmig zwischen den drei Kanälen 124A bis 124C verteilt sind.The arrangement of 7 and 8th is interesting for large engines, where the outer coils are preferable 131 split to the outer pole piece 134 easier to do. The outer pole piece 134 and the pedestal 175 have the shape of an irregular hexagon with six outer coils 131 on, which are arranged near the tips of the hexagon, and with four outer coils 131 , which is star-shaped between the three channels 124A to 124C are distributed.

Die 9 und 10 zeigen ein Triebwerk mit vier ringförmigen Hauptkanälen 124A, 124B, 124C, 124D, die im wesentlichen im Quadrat angeordnet und neun äußeren Spulen 131 zugeordnet sind. Jeder Kanal 124A bis 124D ist von vier äußeren Spulen 131 umgeben. Äußere Spulen 131 spielen eine Rolle gegenüber mehreren Kanälen. Lediglich die Spulen 131, die in der Nähe der Ecken des Polschuhs 134 und des im wesentlichen quadratischen Sockels 175 liegen, spielen eine Rolle gegenüber nur einem einzigen Kanal 124A bis 124D. Auf diese Weise kann die Anzahl der äußeren Spulen 131 von 16 auf 9 verringert werden.The 9 and 10 show an engine with four main annular channels 124A . 124B . 124C . 124D which are arranged substantially square and nine outer coils 131 assigned. Every channel 124A to 124D is from four outer coils 131 surround. Outer coils 131 play a role against multiple channels. Only the coils 131 near the corners of the pole piece 134 and the substantially square base 175 lie, play a role against only a single channel 124A to 124D , In this way, the number of outer coils 131 be reduced from 16 to 9.

Um eine bestimmte Auslenkung zu erzielen, muß der Winkel 242 der Achsen 241A bis 241D gegenüber der Achse 752 vergrößert werden, wobei dieser Winkel 242 doppelt so groß wird wie derjenige, welcher im Falle eines Triebwerks mit zwei Kanälen vorgesehen ist.In order to achieve a certain deflection, the angle must 242 the axes 241A to 241D opposite the axis 752 be enlarged, this angle 242 twice as large as that which is provided in the case of an engine with two channels.

Nimmt man Bezug auf die 11 bis 13, so sieht man ein erfindungsgemäßes Triebwerk mit zwei Kanälen 124A, 124B, das dem Triebwerk der 1 bis 3 im wesentlichen gleicht. Im Falle der 11 bis 13 ist das Triebwerk jedoch zusätzlich mit Mitteln zur mechanischen einachsigen Ausrichtung ausgestattet.If one refers to the 11 to 13 , so you can see an inventive engine with two channels 124A . 124B that the engine of the 1 to 3 essentially resembles. In case of 11 to 13 However, the engine is additionally equipped with means for mechanical uniaxial alignment.

Die zwei ringförmigen Hauptkanäle 124A, 124B und ihre sechs zugeordneten äußeren Spulen 131 gewährleisten ein flexibles und leichtes Steuern der Ausrichtung des Schubvektors entlang einer ersten Achse mit einem Winkel, der zwischen 5° und 20° liegen kann. Die Mittel zur mechanischen einachsigen Ausrichtung ermöglichen, die Ausrichtung des Schubvektors entlang einer zweiten Achse mit einem großen Winkel 783, beispielsweise in der Größenordnung von 50° zu steuern.The two main annular channels 124A . 124B and their six associated outer coils 131 ensure a flexible and easy control of the orientation of the thrust vector along a first axis with an angle that can be between 5 ° and 20 °. The means for mechanical uniaxial alignment allow the orientation of the thrust vector along a second axis at a large angle 783 to control, for example, in the order of 50 °.

Man wird feststellen, daß ein mechanisches einachsiges Ausrichtungssystem wesentlich einfacher, leichter und robuster als ein mechanisches zweiachsiges Ausrichtungssystem ist. Insbesondere im Falle eines einachsigen Systems kann der Schwerpunkt 751 des Triebwerks auf der Rotationsachse 782 der Ausrichtungsvorrichtung liegen, was nun den Einsatz einer Blockiervorrichtung überflüssig macht. Die Winkelverriegelung kann nämlich direkt mit Hilfe eines Mechanismus zur irreversiblen Rotationssteuerung, der beispielsweise einen Elektromotor 177 und ein Untersetzungsgetriebe 179 umfaßt, erzielt werden. Die Rotationsachse 782 des Trägers 175 des Triebwerks mit mechanischer Ausrichtung kann durch zwei Wälzlager mit schrägem Kontakt 178 realisiert sein, die geeignet sind, den dynamischen Beanspruchungen während des Startens des Triebwerks standzuhalten. Wenigstens eines der Wälzlager mit schrägem Kontakt 178 kann an einer elastischen Membran 781 angebracht sein, die ermöglicht, eine konstante und von den die Verkeilungen verhindernden Wärmegradienten unabhängige Vorspannung sicherzustellen, wie beispielsweise in dem europäischen Patent 0 325 073 beschrieben. Die elastische Membran 781 ist ihrerseits an einem festen Sockel 176 angebracht. Die elektrischen Verbindungen werden durch flexible Kabel und die Versorgung mit ionisierbarem Gas über elastische Rohrleitungen sichergestellt.It will be appreciated that a mechanical uniaxial alignment system is much simpler, lighter and more robust than a mechanical two-axis alignment system. In particular, in the case of a uniaxial system, the focus may be 751 of the engine on the axis of rotation 782 the alignment device, which now makes the use of a blocking device superfluous. The angle lock can namely directly with the help of an irreversible rotation control mechanism, for example, an electric motor 177 and a reduction gear 179 includes achieved. The rotation axis 782 of the carrier 175 The engine with mechanical alignment can through two bearings with oblique contact 178 be realized, which are capable of withstanding the dynamic stresses during engine starting. At least one of the bearings with oblique contact 178 can be attached to an elastic membrane 781 attached, which makes it possible to ensure a constant and independent of the wedging preventing thermal gradients bias, as described for example in European Patent 0 325 073. The elastic membrane 781 in turn is on a solid pedestal 176 appropriate. The electrical connections are made by flexible cables and the supply of ionizable gas via elastic tube ensured.

Das Triebwerk mit zwei Kanälen 124A, 124B mit mechanischer einachsiger Ausrichtung ist besonders nützlich, wenn es darum geht, den Schubvektor entsprechend einem großen Winkel auf einer Achse und entsprechend einem kleineren Winkel auf der anderen Achse auszurichten.The engine with two channels 124A . 124B with mechanical uniaxial alignment is particularly useful when it comes to aligning the thrust vector with one large angle on one axis and a smaller angle on the other axis.

Dies ist insbesondere bei Telekommunikationssatelliten der Fall, die den Plasmaantrieb für das Ende eines Transfers zwischen einer geostationären Transferumlaufbahn (GTO) und einer geostationären Endumlaufbahn (GEO), anschließend für eine Nord-Süd-Kontrolle sowie für Missionen einsetzen, die ein Schubvektorgesetz in der Orbitalebene, dann außerhalb der Orbitalebene verlangen (Neigungskorrektur für den GTO-GEO-Transfer oder für einige Planetenmissionen).This is particularly the case with telecommunications satellites the plasma drive for the end of a transfer between a geostationary transfer orbit (GTO) and a geostationary end orbit (GEO), then for a north-south control also for Employ missions that have a thrust vector law in the orbital plane, then outside orbital plane (tilt correction for the GTO-GEO transfer or for some Planetary Missions).

Im allgemeinen wird die Kontrolle des Schubvektors erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß mehrere ringförmige Hauptkanäle zur Ionisierung und Beschleunigung 124A bis 124D, die in einem gemeinsamen Magnetkreis 134 eingeschlossen und mit einer einzigen Hohlkathode 140 und einer einzigen Stromversorgung 190 verbunden sind (4), getrennt mit Antriebsfluid versorgt werden.In general, the control of the thrust vector according to the invention is achieved in that a plurality of annular main channels for ionization and acceleration 124A to 124D in a common magnetic circuit 134 enclosed and with a single hollow cathode 140 and a single power supply 190 are connected ( 4 ), be supplied separately with drive fluid.

Bei einem festgelegten radialen Magnetfeld (das durch den in die gemeinsame Hohlkathode 140 fließenden Strom bestimmt wird) gibt es eine gewisse Mengendurchfluß-, also Entladestrom-Spanne, bei einem Motor mit geschlossener Elektronendrift, der im nicht fokussierten Modus (auch als „Stift-Modus" oder, im Englischen, als „spike mode" bezeichnet) arbeitet. Da der Schub im wesentlichen proportional zum Entladestrom sowie zum Mengendurchfluß in einem kleinen Bereich um den Nennbetriebspunkt herum ist, wird es einfach, den individuellen Schub eines jeden Kanals 124A bis 124D durch Verändern des Mengendurchflusses zu kontrollieren. Dies wird einfach mit Hilfe von individuellen Durchflußmengenreglern 185A bis 185D erzielt, die beispielsweise eine Thermokapillare umfassen, welche durch einen Entladestrom-Regelkreis kontrolliert wird. Es kann auch ein Mikroelektroventil zur Dosierung (mit thermischem oder piezoelektrischem oder magnetostriktivem Aktuator) eingesetzt werden.At a fixed radial magnetic field (through the in the common hollow cathode 140 flowing current) there is a certain mass flow rate, ie discharge current margin, in a closed electron drift motor operating in unfocused mode (also referred to as "pin mode" or, in English, "spike mode") , Since the thrust is substantially proportional to the discharge flow as well as the mass flow in a small area around the rated operating point, it becomes easy to control the individual thrust of each channel 124A to 124D by controlling the mass flow. This is easy with the help of individual flow rate controllers 185A to 185D achieved, for example, include a thermal capillary, which is controlled by a discharge current control loop. It is also possible to use a microelectrode valve for metering (with a thermal or piezoelectric or magnetostrictive actuator).

Bei den herkömmlichen stationären Plasmatriebwerken befindet sich ein Stromsensor an der Stromrückleitung (mit einem Potential nahe der Masse, da gleich dem Kathoden-Potential vermindert um den Spannungsabfall in den Spulen).at the conventional one stationary Plasma thrusters is a current sensor at the back of the current (with a potential close to the ground, because equal to the cathode potential reduced by the voltage drop in the coils).

Im vorliegenden Fall muß zudem der Strom jeder Anode gemessen werden. Da das Anodenpotential bei 300 V liegt, ist es vorzuziehen, diese Messung durch einen Stromsensor mit galvanischer Isolierung 193A bis 193D durchzuführen. Beispielsweise kann der Stromunterschied zwischen zwei Drähten gemessen werden, indem ein Halleffekt-Sensor auf der Achse von zwei entgegengesetzt gewickelten Zylinderspulen angeordnet wird, wobei jede Zylinderspule von dem Strom einer Anode durchflossen wird.In addition, in the present case, the current of each anode must be measured. Since the anode potential is 300V, it is preferable to have this measurement by a current sensor with galvanic isolation 193A to 193D perform. For example, the current difference between two wires can be measured by arranging a Hall effect sensor on the axis of two oppositely wound cylindrical coils, with each of the cylindrical coils flowing through the current of an anode.

4 zeigt das elektrische Schaltbild eines Triebwerks mit drei Kanälen 124A bis 124C (also mit drei Anoden 125A bis 125C). Jede Anode 125A bis 125C ist über ein von einem LC-Glied (911A bis 911C) gebildetes Filter mit der gemeinsamen Versorgung verbunden. Dies ermöglicht, die Schwingungsfrequenzen zwischen jedem Kanal, die aufgrund der verschiedenen Mengendurchflüsse leicht unterschiedlich sein können, zu entkoppeln. 4 shows the electrical diagram of an engine with three channels 124A to 124C (ie with three anodes 125A to 125C ). Every anode 125A to 125C is via one of an LC element ( 911A to 911C ) formed filter connected to the common supply. This makes it possible to decouple the oscillation frequencies between each channel, which may be slightly different due to the different mass flows.

Gegenüber einer Stromversorgung, die ein einziges Triebwerk speist, besteht die einzige Schwierigkeit in dem Hinzufügen von Steuerungen zusätzlicher Mengendurchflußregler und differentieller Stromsensoren mit galvanischer Isolierung (92, 921, 922).Compared to a power supply that powers a single engine, the only difficulty is in adding controls to additional mass flow controllers and differential current sensors with galvanic isolation ( 92 . 921 . 922 ).

Das Schema der 4 ist natürlich auf eine Ausführungsform mit vier Kanälen 124A bis 124D, wie diejenige der 9 und 10 anwendbar. In diesem Fall wird lediglich ein zusätzlicher Zweig hinzugefügt, dessen Elemente mit dem Buchstaben D versehen sind.The scheme of 4 is, of course, an embodiment with four channels 124A to 124D like the one of 9 and 10 applicable. In this case, only one additional branch is added whose elements are labeled with the letter D.

In jedem Zweig, der einem Kanal 124A bis 124D entspricht, umfaßt eine Kammer eine Anode 125A bis 125D sowie einen Verteiler 127A bis 127D, der mittels einer Rohrleitung 118A bis 118D, eines Isolators (300A bis 300D) und eines Durchflußmengenreglers (185A bis 185D), der über einen Abschnitt einer durch ein Elektroventil 187 kontrollierten gemeinsamen Versorgungsrohrleitung 126 angeschlossen ist, mit ionisierbarem Gas versorgt wird. Die gemeinsame Rohrleitung 126 speist auch die Hohlkathode 140 mittels eines Druckabfallorgans 186 und eines Isolators 300. Die Entladung erfolgt zwischen der Hohlkathode 140 und den Anoden 125A bis 125D mit Hilfe eines Stromversorgungskreises 191. Die Entladungsschwingungen der verschiedenen Kanäle werden durch Filter 911A bis 911D, die zwischen den verschiedenen Anoden 125A bis 125D und der Kathode 140 angeordnet sind, entkoppelt. Der Entladestrom einer jeden Anode wird über einen Regelkreis kontrolliert, der einen Stromsensor 193A bis 193D, vorzugsweise mit galvanischer Isolierung, aufweist, wobei ein Regler 192 einen Sollwert 922 der Schubvektorauslenkung für eine Einachsen-Kontrolle oder zwei Sollwerte 922 der Schubvektorauslenkung für eine Zweiachsen-Kontrolle sowie einen Gesamtentladestrom-Sollwert 921 empfängt. Der Entladestrom und die Beschleunigung der Ionen werden durch die Magnetfeldverteilung kontrolliert, die durch den stromabwärtigen äußeren Polschuh 134, welcher allen Kanälen gemein ist, durch den stromaufwärtigen äußeren Polschuh 311, welcher allen Kanälen gemein ist, durch die auf den Kernen 137 angebrachten äußeren Spulen 131 sowie durch die inneren Polschuhe 135A bis 135D, die auf den mit Spulen 133A bis 133D ausgestatteten Kernen 138A bis 138D angebracht sind, bestimmt wird. Die Enden aller Polschuhe haben Profile von Kernen, die zu den Achsen 241A bis 241D der Kanäle 124A bis 124D koaxial sind. Die inneren Spulen 133A bis 133D und äußeren Spulen 131 sind zwischen der Kathode und dem negativen Anschluß des Stromversorgungskreises 191 in Reihe geschaltet, während die verschiedene Kerne über die ferromagnetischen Stäbe 136 mit dem stromaufwärtigen Ende verbunden sind. Die Regelungskreise ermöglichen, in jedem Kanal 124A bis 124D einen Durchflußmengenbereich zu definieren, der typischerweise zwischen 50 % und 120 % der Nenndurchflußmenge liegt.In each branch, the one channel 124A to 124D corresponds, a chamber comprises an anode 125A to 125D as well as a distributor 127A to 127D that by means of a pipeline 118A to 118D , an insulator ( 300A to 300D ) and a flow regulator ( 185A to 185D ), passing through a section of an electric valve 187 controlled common supply pipeline 126 is connected, is supplied with ionizable gas. The common pipeline 126 also feeds the hollow cathode 140 by means of a pressure drop element 186 and an insulator 300 , The discharge takes place between the hollow cathode 140 and the anodes 125A to 125D with the help of a power supply circuit 191 , The discharge oscillations of the different channels are filtered 911A to 911D that exist between the different anodes 125A to 125D and the cathode 140 are arranged, decoupled. The discharge current of each anode is controlled by a control loop, which is a current sensor 193A to 193D , preferably with galvanic insulation, having a regulator 192 a setpoint 922 thrust vector excursion for one-axis control or two setpoints 922 thrust vector excursion for a two-axis control and a total discharge current setpoint 921 receives. The discharge current and the acceleration of the ions are controlled by the magnetic field distribution passing through the downstream outer pole piece 134 which al common channels through the upstream outer pole piece 311 which is common to all channels, by those on the cores 137 attached outer coils 131 as well as through the inner pole shoes 135A to 135D that on with coils 133A to 133D equipped cores 138A to 138D are determined. The ends of all pole pieces have profiles of cores leading to the axes 241A to 241D of the channels 124A to 124D coaxial. The inner coils 133A to 133D and outer coils 131 are between the cathode and the negative terminal of the power supply circuit 191 connected in series while the different cores over the ferromagnetic rods 136 connected to the upstream end. The control circuits allow, in each channel 124A to 124D define a flow rate range that is typically between 50% and 120% of the nominal flow rate.

Es sind verschiedene Ausführungsvarianten der Regelungskreise möglich.It are different variants of the Control circuits possible.

So ist nach einer besonderen Variante die Anzahl der äußeren Spulen 131 ein Vielfaches der Anzahl der ringförmigen Hauptkanäle 124A bis 124D, sind die Spulen jeder Untergruppe von Spulen 131, die jedem Kanal 124A bis 124D zugeordnet ist, in Reihe geschaltet und sind die verschiedenen Untergruppen von Spulen 131 parallel geschaltet, wobei die Impedanzen der in Reihe geschalteten Spulen gleich sind.So, according to a special variant, the number of outer coils 131 a multiple of the number of annular main channels 124A to 124D , the coils are each subset of coils 131 that every channel 124A to 124D is connected in series and are the different subgroups of coils 131 connected in parallel, with the impedances of the series-connected coils are the same.

Bei einer weiteren Variante ist die Anzahl der äußeren Spulen 131 ein Vielfaches der Anzahl der ringförmigen Kanäle 124A bis 124D und werden die Spulen einer jeder der Untergruppen von Spulen 131, die den verschiedenen Kanälen zugeordnet sind, über einen Stromfeinregler gespeist.In another variant, the number of outer coils 131 a multiple of the number of annular channels 124A to 124D and become the coils of each of the subgroups of coils 131 , which are assigned to the various channels, fed via a fine current regulator.

Bei einer weiteren Variante ist ein digitaler Kreis zur Regelung der Ausrichtung des Schubvektors vorgesehen, wobei die Gesamtschub-Sollwerte und die Sollwerte der Auslenkung des Schubvektors in digitaler Form angegeben werden, und hat im Falle einer Unverträglichkeit zwischen den zwei Sollwerten der Sollwert der Auslenkung des Schubvektors vor dem Gesamtschub-Sollwert Priorität.at Another variant is a digital circuit for controlling the Orientation of the thrust vector provided, the total thrust setpoints and the setpoint values of the deflection of the thrust vector in digital form be specified, and in case of incompatibility between the two Setpoints the setpoint of the deflection of the thrust vector before Total thrust setpoint priority.

Man wird feststellen, daß das erfindungsgemäße Mehrkanal-Triebwerk in der Lage ist, die gleiche Schubkontroll-Kapazität wie ein einzelnes Triebwerk zu liefern, das auf einer Tragplatte angebracht ist, die einen Ausschlag von 3° zuläßt.you will find that the inventive multi-channel engine capable of having the same thrust control capacity as one to deliver a single engine mounted on a support plate, which allows a rash of 3 °.

Im Falle eines einzelnen Triebwerks, das beispielsweise auf einen Konstellationssatelliten angewandt wird, liegt der Abstand zwischen dem Triebwerk und dem Schwerpunkt des Satelliten in der Größenordnung von 1 m. Das durch einen Schub F mit einem Auslenkungswinkel von θ Grad induzierte Drehmoment ist gleich C = F.sinθ.
also bei θ = 3° C = 0,0523 FIn the case of a single engine, for example, applied to a constellation satellite, the distance between the engine and the center of gravity of the satellite is on the order of 1 m. The torque induced by a thrust F with a deflection angle of θ degrees is equal to C = F.sinθ.
ie at θ = 3 ° C = 0.0523 F

Im Falle eines erfindungsgemäßen Triebwerks mit zwei um 140 mm beabstandeten Kanälen, mit einem Einheitsstrahldurchmesser von 100 mm und einem Nenneinheitsschub F1 = F/2, wird – wenn die Achsen der einzelnen Kanäle einen Divergenzwinkel mit einem Halbwinkel α von 10° aufweisen – die durch die individuelle Schubänderung jedes Kanals zugelassene Drehmomentänderung wie folgt aussehen: C = (0,07 + sin10°) (ΔF1 – ΔF2) C = 0,21136 (ΔF1 – ΔF2) In the case of an engine according to the invention with two spaced by 140 mm channels, with a unit beam diameter of 100 mm and a nominal unit thrust F1 = F / 2, - if the axes of the individual channels have a divergence angle with a half angle α of 10 ° - by the individual thrust change of each channel allowed torque change look like this: C = (0.07 + sin 10 °) (ΔF 1 - ΔF 2 ) C = 0.21136 (ΔF 1 - ΔF 2 )

Wenn die Absolutwerte der Änderungen gleich sind, erhält man durch Ausführung eines Steuerungsgesetzes: ΔF1 = 0,215 F 1 If the absolute values of the changes are the same, one obtains by executing a control law: .DELTA.F 1 = 0.215 F 1

Die Schubänderung, die somit in der Größenordnung von 20 % liegt, ist einfach steuerbar.The Push change which is therefore of the order of magnitude 20% is easily controllable.

Was die an Bord eines Satelliten, wie eines Telekommunikationssatelliten von 150 kg, befindliche zusätzliche Masse von ionisierbarem Gas anbelangt, so kann angemerkt werden, daß im Falle von Ausführungen des Standes der Technik mit zwei Ausrichtungsplatten die zusätzliche an Bord befindliche Masse mehr als 12 kg beträgt. Im Falle eines erfindungsgemäßen Triebwerks mit einer einzigen Tragplatte aber mehreren Kanälen, ist es erforderlich, eine zusätzliche Masse von ionisierbarem Gas, wie Xenon, in der Größenordnung von 2 kg an Bord zu nehmen, die deutlich unter der zusätzlichen Masse liegt, die sich durch die Vorrichtungen des Standes der Technik mit zwei Ausrichtungsplatten ergibt.What the aboard a satellite, such as a telecommunications satellite of 150 kg, located additional As far as mass of ionizable gas is concerned, it may be noted that that in the Trap of executions of the prior art with two alignment plates the additional on board more than 12 kg. In the case of an engine according to the invention with a single support plate but multiple channels, it is necessary to have a additional Mass of ionizable gas, such as xenon, on the order of magnitude of 2 kg to take on board, which is well below the extra Mass is due to the devices of the prior art with two alignment plates.

Claims

A closed electron drift plasma thruster with adjustable thrust vector, comprising at least one annular main channel for ionization and acceleration, equipped with an anode and means for supplying ionizable gas, a magnetic circuit for generating a magnetic field in the annular main channel and a hollow cathode ( 140 ) associated with ionizable gas supply means, characterized in that it comprises a plurality of annular main channels for ionization and acceleration ( 124A - 124D ), the non-parallel axes ( 241A - 241D ), which on the side of the downstream exit of the annular main channels ( 124A - 124D ) converge, that the magnetic circuit follow to generate a magnetic field comprising: a first downstream outer pole piece ( 134 ), all annular channels ( 124A - 124D ) is common, a second outer pole piece ( 311 ), all annular channels ( 124A - 124D ) is common and upstream of the first downstream outer pole piece ( 134 ), a plurality of inner pole shoes ( 135A - 135D ) whose number equals the number of annular main channels ( 124A - 124D ) and the first cores ( 138A - 138D ) which are mounted around the axes ( 241A - 241D ) of the annular main channels ( 214A - 124D ) are arranged, a plurality of first coils ( 133A - 133D ), each around the plurality of first cores ( 138A - 138D ) are arranged, a plurality of second coils ( 131 ) on second nuclei ( 137 ), which in between the annular main channels ( 124A - 124D ) formed free spaces, wherein the second cores ( 137 ) of the second coils ( 131 ) with each other in their upstream part via ferromagnetic rods ( 136 ) and in its downstream part with the first downstream outer pole piece ( 134 ) and that there are means ( 192 ) for regulating the flow rate of the supply of ionizable gas of each annular main channel ( 124A - 124D ) as well as funds ( 191 ) for controlling the current for discharging and accelerating the ions in the annular main channels ( 124A - 124D ).

Plasma thruster according to claim 1, characterized in that the axes ( 241A - 241D ) of the main annular channels for ionization and acceleration ( 124A - 124D ) on the geometric axis ( 752 ) of the engine converge.

Plasma thruster according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the axes ( 241A - 241D ) of the main annular channels for ionization and acceleration ( 124A - 124D ) with the geometric axis ( 752 ) of the engine angle between 5 ° and 20 °.

A plasma thruster according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each annular main channel for ionization and acceleration ( 124A - 124D ) an anode ( 125A - 125D ) assigned to a distributor ( 127A - 127D ), which by means of a pipeline ( 118A - 118D ), which are connected via an isolator ( 300A - 300D ) with a flow regulator ( 185A - 185D ) is supplied with ionizable gas.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the hollow cathode ( 140 ) is fed via a pipeline which is connected via an isolator ( 300 ) with a pressure drop element ( 186 ) connected is.

Plasma thruster according to Claim 4 and Claim 5, characterized in that the flow rate regulators ( 185A - 185D ) and the pressure drop element ( 186 ) via a common pipeline ( 126 ) are fed via an electrovalve ( 187 ) is controlled.

Plasma thruster according to Claims 4 and 5, characterized in that it has a power supply circuit ( 191 ) to prevent the discharge between the hollow cathode ( 140 ) and the anodes ( 125A - 125D ) and that the discharge oscillations of the annular main channels ( 124A - 124D ) through filters ( 911A - 911D ) to be decoupled between the cathode ( 140 ) and the anodes ( 125A - 125D ) are arranged.

Plasma thruster according to claim 7, characterized in that it is used to control the discharge currents of the anodes ( 125A - 125D ) Control circuits, the current sensors ( 193A - 193D ) and a current regulator ( 192 ), which refers to the flow rate controllers ( 185A - 185D ) and a total discharge current setpoint ( 921 ) and at least one thrust vector deflection setpoint ( 922 ) for a control along at least one axis, wherein the current for discharging and for accelerating the ions is controlled via a magnetic field distribution determined by the magnetic circuit in which the plurality of first coils ( 133A - 133D ) and the plurality of second coils ( 131 ) in series between the cathode ( 140 ) and the negative terminal of the power supply circuit ( 191 ) are arranged.

Plasma thruster according to Claim 8, characterized in that the flow rate regulators ( 185A - 185D ) are formed by thermal capillaries, which are controlled by the circuits for controlling the discharge currents.

Plasma thruster according to Claim 8, characterized in that the flow rate regulators ( 185A - 185D ) consist of microelectrode valves for metering with thermal, piezoelectric or magnetostrictive actuator.

Plasma thruster according to claim 8, characterized in that the current sensors ( 193A - 193D ) have galvanic isolation to remove the current from each of the anodes ( 125A - 125D ) at a potential of several hundred volts.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the flow rate range in each annular main channel ( 124A - 124D ) is between 50% and 120% of the nominal flow rate.

Plasma thruster according to any one of Claims 1 to 12, characterized in that the number of second coils ( 131 ) is between 4 and 10.

Plasma thruster according to any one of Claims 1 to 13, characterized in that it has a common base ( 175 ), which performs the function of a radiating sheet and a receptacle for the electrical and fluidic connections.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it comprises two annular main channels for ionization and acceleration ( 124A . 124B ).

Plasma thruster according to Claims 14 and 15, characterized in that it has two main annular channels for ionization and acceleration ( 124A . 124B ), which allow control along a first axis by means of 192 ) to regulate the flow rate of the supply of ionizable gas, and in that it also mechanical means for articulating the base ( 175 ) of the engine around another axis.

Plasma thruster according to claim 16, characterized in that the base ( 175 ) of the engine about the second axis ( 782 ) with a maximum angle ( 783 ) is hinged by 50 °.

Plasma thruster according to claim 16 or claim 17, characterized in that the base ( 175 ) of the engine about the second axis ( 782 ) on two rolling bearings ( 178 hinged by at least one on a fixed platform ( 176 ) mounted flexible membrane ( 781 ) and directly to the base ( 175 ), the center of gravity ( 751 ) of the movable assembly near the axis of rotation ( 782 ) and the angle of rotation ( 783 ) via an electric motor ( 177 ) and a reduction gear ( 179 ), which ensure the angle lock.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it comprises three annular main channels for ionization and acceleration ( 124A - 124C ) in a triangle around the axis ( 752 ) of the engine are distributed.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it comprises four annular main channels for ionization and acceleration ( 124A - 124D ) which are squared about the axis ( 752 ) of the engine are distributed.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the number of second coils ( 131 ) a multiple of the number of annular main channels for ionization and acceleration ( 124A - 124D ) is that the coils of each channel (each 124A - 124D ) associated subgroup of second coils ( 131 ) are connected in series, and that the different subgroups of second coils ( 131 ) are connected in parallel, wherein the impedances of the series-connected coils are the same.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the number of second coils ( 131 ) a multiple of the number of annular main channels for ionization and acceleration ( 124A - 124D ), and that the coils of each of the various channels ( 124A - 124D ) associated subgroup of second coils ( 131 ) are supplied via a fine current regulator.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 20, characterized in that it a digital circuit for controlling the orientation of the thrust vector comprises where the setpoints for the total thrust and the deflection of the thrust vector in digital Form and where in case of incompatibility between the two setpoints, the setpoint for the deflection of the thrust vector has priority over the total thrust setpoint.

Plasma thruster according to any one of claims 1 to 15, 19 and 20, characterized in that the means ( 192 ) to regulate the flow rate of the supply of ionizable gas two thrust vector deflection setpoints ( 922 ) for a control along two axes.